明尼苏达大学双城分校领导的团队开发了一种新型超导二极管，这是电子设备中的关键部件，可以帮助扩大量子计算机的工业用途并提高人工智能系统的性能。与其他超导二极管相比，研究人员的设备更节能;可同时处理多个电信号;并包含一系列控制能量流动的门，这是以前从未集成到超导二极管中的功能。

新型超导二极管可以提高量子计算机和人工智能的性能

二极管允许电流在电路中以一种方式流动，但不允许以另一种方式流动。它本质上是晶体管的一半，是计算机芯片中的主要元件。二极管通常由半导体制成，但研究人员对用超导体制造它们很感兴趣，超导体能够传输能量而不会在此过程中损失任何功率。

“我们想让计算机更强大，但我们目前的材料和制造方法很快就会遇到一些硬性限制，”该论文的资深作者、明尼苏达大学学院副教授VladPribiag说。物理学和天文学。“我们需要开发计算机的新方法，而目前提高计算能力的最大挑战之一是它们会消耗大量能量。因此，我们正在考虑超导技术可能有助于解决这个问题的方法。”

明尼苏达大学的研究人员使用三个约瑟夫森结创建了该设备，这些结是通过将非超导材料夹在超导体之间制成的。在这种情况下，研究人员将超导体与半导体层连接起来。该设备的独特设计允许研究人员使用电压来控制设备的行为。

他们的设备还具有处理多个信号输入的能力，而典型的二极管只能处理一个输入和一个输出。此功能可以应用于神经形态计算，这是一种工程电路的方法，可以模仿大脑中神经元的功能，从而提高人工智能系统的性能。

MohitGupta解释说：“我们制造的设备具有接近有史以来最高的能源效率，而且我们第一次展示了您可以添加门并施加电场来调整这种效果，”该论文的作者和博士学位。明尼苏达大学物理与天文学院的学生。“其他研究人员以前制造过超导设备，但他们使用的材料很难制造。我们的设计使用了对工业更友好并提供新功能的材料。”

原则上，研究人员使用的方法可用于任何类型的超导体，使其比该领域的其他技术更通用、更易于使用。由于这些品质，他们的设备更适合行业应用，并有助于扩大量子计算机的开发规模，以实现更广泛的应用。

Pribiag说：“目前，相对于实际应用的需求，所有的量子计算机都非常基础。”“为了拥有一台足够强大的计算机来解决有用的、复杂的问题，扩大规模是必要的。很多人正在研究计算机或AI机器的算法和用例，这些计算机或AI机器的性能可能优于传统计算机。在这里，我们正在开发可以使量子计算机实现这些算法的硬件。这显示了大学播种这些最终进入工业并集成到实际机器中的想法的力量。

除了Pribiag和Gupta之外，研究团队还包括明尼苏达大学物理与天文学学院的研究生GinoGraziano和加州大学圣巴巴拉分校的研究人员MihirPendharkar、JasonDong、ConnorDempsey和ChrisPalmstrøm。